RU209975U1 - Измеритель состояния атмосферы - Google Patents
Измеритель состояния атмосферы Download PDFInfo
- Publication number
- RU209975U1 RU209975U1 RU2021126435U RU2021126435U RU209975U1 RU 209975 U1 RU209975 U1 RU 209975U1 RU 2021126435 U RU2021126435 U RU 2021126435U RU 2021126435 U RU2021126435 U RU 2021126435U RU 209975 U1 RU209975 U1 RU 209975U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- acoustic
- transceivers
- reversible
- vibration isolators
- acoustic transceivers
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/01—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by using swirlflowmeter
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01W—METEOROLOGY
- G01W1/00—Meteorology
- G01W1/02—Instruments for indicating weather conditions by measuring two or more variables, e.g. humidity, pressure, temperature, cloud cover or wind speed
- G01W1/04—Instruments for indicating weather conditions by measuring two or more variables, e.g. humidity, pressure, temperature, cloud cover or wind speed giving only separate indications of the variables measured
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Atmospheric Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Ecology (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к метеорологическим устройствам и может быть использована для измерения составляющих горизонтальной скорости ветра. Сущность: устройство содержит устройство (3) коммутации, предварительный усилитель (4), вычислительное устройство (5), две пары обратимых акустических приемопередатчиков (6), четыре виброизолятора (7), акустический отражатель (9). Причем акустические приемопередатчики (6) установлены на поддерживающей структуре через виброизоляторы (7). Каждый из обратимых акустических приемопередатчиков (6) подключен к гальванически развязанному генератору (2) электрических сигналов и к блоку (8) гальванической развязки. Технический результат: обеспечение электрической изоляции между цепями питания устройства и любой точкой корпуса устройства.
Description
Предлагаемая полезная модель относится к области приборостроения, а именно к технике измерения параметров ветра, в частности измерения продольной и поперечной составляющих горизонтальной скорости ветра и может быть использована в составе объектов различного назначения, в том для метеостанций в составе систем экологического мониторинга и объектов спецтехники эксплуатирующихся в сложных условиях.
Известны устройства для измерения скорости воздушных потоков ультразвуковым методом (ультразвуковые анемометры) [1, 2]. Принцип действия основан на измерении времени прохождения звуковой волны в воздухе, которое изменяется в зависимости от скорости воздушного потока. К разработке таких устройств предъявляются различные конструктивно-технические требования, одним из которых является проверка изоляции электрических цепей устройства - проверка сопротивления изоляции между электрическими цепями и корпусом устройства (металлическими нетоковедущими частями устройства). Конструктивной особенностью некоторых ультразвуковых датчиков, например серии МА40 фирмы Murata Electronics Inc. водонепроницаемый корпус которых изготовлен из металла, является монтаж одного из двух сигнальных проводов на корпус датчика. Применение таких датчиков не обеспечивает выполнение требований к устройству по проверке изоляции между электрическими цепями и корпусом. Решением этой задачи является использование методов гальванической развязки ультразвуковых датчиков (акустических приемопередатчиков) такого типа от остальных элементов устройства.
Известно устройство «Прибор метеорологический автоматизированный» [3]. Он содержит трехкоординатный ультразвуковой анемометр и другие датчики - датчик температуры воздуха, атмосферного давления, относительной влажности, температуры почвы, электромагнитный компас и пульт оператора.
Недостатком известного акустического анемометра является отсутствие гальванической развязки между электроакустическими преобразователями.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является обеспечение электрической изоляции между цепями питания устройства и любой точкой корпуса.
Выполнение поставленной задачи обеспечивается измерителем составляющих горизонтальной скорости ветра, состоящим из вычислительного устройства, предварительного усилителя, двух пар обратимых акустических приемопередатчиков, расположенных на поддерживающей структуре, устройства коммутации, выход которого подключен к входу предварительного усилителя, выход которого подключен к вычислительному устройству, четырех виброизоляторов, причем акустические приемопередатчики установлены на поддерживающей структуре через виброизоляторы, акустического отражателя отличающийся тем, что в него введены четыре гальванически развязанных генератора электрических сигналов, подключенные к соответствующим обратимым акустическим приемопередатчикам, которые также подключены к четырем соответствующим входам блоков гальванической развязки, выходы которых подключены к устройству коммутации.
На Фиг. 1 - изображена функциональная схема предложенного устройства, где:
1 - корпус,
2 - четыре гальванически развязанных генератора электрических сигналов,
3 - устройство коммутации,
4 - предварительный усилитель,
5 - вычислительное устройство,
6 - четыре обратимых акустических приемопередатчика,
7 - четыре виброизолятора,
8 - блок гальванической развязки,
9 - акустический отражатель.
Устройство состоит из корпуса 1, на котором через виброизоляторы 71, 72, 73, 74 установлены две пары обратимых акустических приемопередатчиков 61 и 63, 62 и 64, их акустические оси параллельны друг другу и направлены на акустический отражатель 9, акустические приемопередатчики соединены с выходами соответствующих гальванически развязанных генераторов электрических сигналов 21, 22, 23, 24 и соответствующим входам блоков гальванической развязки 81, 82, 83, 84, выходы которых подключены к входам устройства коммутации 3, его выход подключен к входу предварительного усилителя 4, выход которого подключен к вычислительному устройству 5, которое подает управляющие сигналы на входы гальванически развязанных генераторов электрических сигналов 21, 22, 23, 24.
Заявленный измеритель составляющих горизонтальной скорости ветра работает следующим образом. Вычислительное устройство 5 вырабатывает последовательность сигналов, обеспечивающую переключение устройством коммутации 3 сигналов поступающих с акустических приемопередатчиков 61, 62, 63, 64 через соответствующие блоки гальванической развязки 81, 82, 83, 84 ко входу предварительного усилителя 4, обеспечивая подготовку режимов измерения времени движения акустического сигнала от передающего к принимающему приемопередатчику соответствующей пары, например 61 и 63. Далее вычислительное устройство 5 вырабатывает последовательность сигналов на гальванически развязанный генератор электрических сигналов, например 21, который генерирует короткие импульсы, которые возбуждают подключенный к нему обратимый акустический приемопередатчик, например 61, который начинает формирование и излучение акустического сигнала в направлении акустического отражателя 9, а вычислительное устройство 5 запускает отсчет времени движения акустического сигнала до принимающего обратимого акустического приемопередатчика соответствующей пары, например 63. Излученный передающим приемопередатчиком 61 акустический сигнал отражается акустическим отражателем 9 и поступает на принимающий обратимый акустический приемопередатчик 63, выходной сигнал которого поступает на вход блока гальванической развязки 83, выходной сигнал которого поступает на вход устройства коммутации 3, выходной сигнал которого поступает на предварительный усилитель 4, усиливается и поступает на вход вычислительного устройства 5. Последнее прекращает процесс измерения времени tx1 движения акустического сигнала до приемопередатчика 63. Далее проводится процесс измерения времени tx2 для акустических пар приемопередатчиков 63 и 61, ty1, ty2 для акустических пар приемопередатчиков 62 и 64, 64 и 62, аналогично паре 61 и 63.
При наличии воздушного потока W, проекции вектора его скорости на оси связанной с акустическими датчиками системы координат будут Wx и Wy, соответственно, что соответствует продольной и поперечной составляющей горизонтальной скорости ветра. Значение временных интервалов tx1, tx2, ty1, ty2 обеспечивает вычисление значений Wx и Wy.
Практическая реализация предложенной схемы позволяет выполнить конструктивно-технические требования ГОСТ РВ 20.39.309-98 п.13 в части требований к электрической изоляции между цепями питания устройства и любой точкой корпуса устройства. Электрическая изоляция обеспечивает электрическое сопротивление, достаточное для ограничения шунтирующего действия токов утечки: не менее 20 МОм - при нормальных климатических условиях, не менее 5 МОм - при повышенной температуре окружающей среды, не менее 1 МОм - при повышенной относительной влажности окружающей среды.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет выполнить некоторые конструктивно-технические требования, предъявляемые к устройству, в частности требование по проверке сопротивления изоляции между электрическими цепями и корпусом устройства (металлическими нетоковедущими частями устройства) при применении ультразвуковых датчиков с металлическим корпусом в котором один из сигнальных проводов имеет электрическую связь с корпусом.
Источники информации:
1. Серов А.Н., Панов А.П., Мочегов И.Н. Особенности построения датчиков ветра, работающих в составе объектов специального назначения // Известия ТулГУ. Технические науки. - 2014. - №12. Ч. 2. - С. 163-172.
2. А.А. Тихомиров. Ультразвуковые анемометры и термометры для измерения пульсаций скорости и температуры воздушных потоков. Обзор. // Оптика атмосферы и океана, 23, №7, 2010, с. 585-600.
3. Патент РФ на изобретение №2466435.
4. Патент РФ на изобретение №2699939
5. Патент РФ на полезную модель №153990 - прототип.
Claims (1)
- Измеритель составляющих горизонтальной скорости ветра, состоящий из вычислительного устройства, предварительного усилителя, двух пар обратимых акустических приемопередатчиков, расположенных на поддерживающей структуре, устройства коммутации, выход которого подключен к входу предварительного усилителя, выход которого подключен к вычислительному устройству, четырех виброизоляторов, причем акустические приемопередатчики установлены на поддерживающей структуре через виброизоляторы, акустического отражателя, отличающийся тем, что в него введены четыре гальванически развязанных генератора электрических сигналов, подключенные к соответствующим обратимым акустическим приемопередатчикам, которые также подключены к четырем соответствующим входам блоков гальванической развязки, выходы которых подключены к устройству коммутации.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021126435U RU209975U1 (ru) | 2021-09-08 | 2021-09-08 | Измеритель состояния атмосферы |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021126435U RU209975U1 (ru) | 2021-09-08 | 2021-09-08 | Измеритель состояния атмосферы |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU209975U1 true RU209975U1 (ru) | 2022-03-24 |
Family
ID=80820589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021126435U RU209975U1 (ru) | 2021-09-08 | 2021-09-08 | Измеритель состояния атмосферы |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU209975U1 (ru) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU153990U1 (ru) * | 2015-02-04 | 2015-08-10 | Открытое акционерное общество "ЛОМО" | Акустический анемометр |
| RU2699939C1 (ru) * | 2019-01-14 | 2019-09-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук | Ультразвуковой анемометр |
-
2021
- 2021-09-08 RU RU2021126435U patent/RU209975U1/ru active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU153990U1 (ru) * | 2015-02-04 | 2015-08-10 | Открытое акционерное общество "ЛОМО" | Акустический анемометр |
| RU2699939C1 (ru) * | 2019-01-14 | 2019-09-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук | Ультразвуковой анемометр |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| А.П.Панов, А.Н.Серов. Измерение скорости воздушного потока с использованием ультразвуковых преобразователей / Известия вузов. Электроника, 2018, N23(5), стр.486-494. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102901949B (zh) | 一种二维空间分布式声音相对定位方法及装置 | |
| CN101915917B (zh) | 超声波测距装置 | |
| CN108802425A (zh) | 一种机载风速测量激光雷达系统 | |
| CN101907678A (zh) | 电缆故障测试系统及故障点的确定方法 | |
| CN110487239B (zh) | 锅炉膨胀在线监测系统 | |
| CN104569484B (zh) | 一种多输入多输出阵列式超声测风系统及测量方法 | |
| CN104569485A (zh) | 一种三维超声波风速风向检测系统及测量方法 | |
| CN110018327A (zh) | 一种超声波测风仪及测风速方法 | |
| CN204203461U (zh) | 一种三维扫描声学成像装置 | |
| CN102841343A (zh) | 一种基于工控机的回声测深仪校准系统及其校准方法 | |
| RU209975U1 (ru) | Измеритель состояния атмосферы | |
| CN201463855U (zh) | 超声波测径仪 | |
| CN102735314A (zh) | 一种高精度的外贴式超声液位计 | |
| CN102288779A (zh) | 一种高精度抗干扰超声波风速风向测量方法 | |
| CN110824417B (zh) | 用于输电线路巡视的多旋翼无人机室外声电联合定位方法 | |
| CN111982342A (zh) | 一种水下声波测温平衡调节系统及方法 | |
| RU169800U1 (ru) | Акустический анемометр | |
| RU153990U1 (ru) | Акустический анемометр | |
| CN204788487U (zh) | 海洋环境场远程检测系统 | |
| CN117169548A (zh) | 一种声学多普勒流速剖面仪水池计量校准技术方法 | |
| RU206371U1 (ru) | Акустический анемометр | |
| CN204347060U (zh) | 一种三维超声波风速风向检测系统 | |
| CN105738651A (zh) | 一种带温度补偿的超声波测风速装置 | |
| Kelton et al. | Wind velocity measurements using sonic techniques | |
| CN102252744B (zh) | 一种适用于同振式矢量水听器的实时校准装置 |